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UV固化中的氧阻聚问题以及解决方法

发布时间：

2025-01-10 17:01

紫外光固化技术是20世纪60年代以来开发的一种高效、节能、环保的高新固化技术，它是指在高能量的紫外光作为固化能源的照射下，由体系中的光引发剂吸收紫外光产生自由基，引发UV树脂和单体发生连锁聚合反应，使得液相体系在瞬间进行聚合、交联和固化的过程。

由于大多数光固化工艺是在空气环境中进行的，因此氧分子对自由基聚合有着不容忽视的阻聚作用，氧阻聚会导致光固化涂层下层已固化、表面仍未固化而发粘的情况。博兴新材作为光固化树脂生产厂家，今天就和大家聊一聊氧阻聚。

一般物质的基态是单线态，但氧分子例外，它的基态是三线态，本质上是双自由基，因此对光引发中产生的活性自由基有较强的加成活性，形成对乙烯基单体无活性的过氧自由基，此过程速率较快，可与活性自由基对单体的加成反应相竞争，对聚合过程的阻碍作用显著。

是不是感觉很难理解，下面我举个例子来说明一下，在电影越光宝盒中火云邪神展示手夹子弹，却被子弹打穿了手掌。如果我们把氧分子比喻成子弹，手指就是活性自由基，手夹子弹的过程就好比氧阻聚和活性自由基竞争的过程，子弹穿过手指，就好像氧阻聚赢得了胜利一样。那么如何抗氧阻聚呢？同样手夹子弹的场景，在功夫中火云邪神就成功了，就像片段中描述的一样，只要速度够快，用手也能夹住子弹。

回到我们所说的光固化，只要配方体系固化速率够快，不等氧分子反应就完全固化，这就意味着配方中要使用一些固化速度快的树脂单体光引发剂等原材料。但这些原材料通常会造成固化膜偏脆偏硬，无法满足柔韧性等需求，还有什么其它抗氧阻聚的方法吗？

第一、从配方上来说

1、添加活性胺

能够作为助引发剂的活性胺一般都是至少有一个α-H的三级胺，夺氢反应再生出来的活性胺烷基自由基引发聚合，烷基过氧化氢分解释放的烷氧基自由基对乙烯基单体也有一定引发活性，但它的进一步夺氢反应似乎更占据主导地位。在一些薄涂体系、涂装线速度快的工艺上，例如纸张光油，添加活性胺已成为自由基光固化配方中克服氧阻聚的重要手段。但活性胺固化后容易黄变，这是使用活性胺作为抗氧阻聚方法的一大缺点。

2、添加硫醇

硫醇是含有-SH官能团的化合物的总称。硫醇作为氢给体，在捕获过氧自由基的同时，生成硫自由基，能够继续引发聚合。因此，添加硫醇可以抑制自由基光固化时的氧阻聚。在甲油封层胶、水晶滴胶等LED UV固化体系中，会添加一定比例的硫醇来提高表干和深层固化。但硫醇本身有一定的臭味，与UV体系储存稳定性差，同时相对价格较高，这些成为了限制其广泛使用的因素。

3、阳离子配方

阳离子聚合利用阳离子光引发剂在光照下产生的质子酸催化环氧基的开环聚合或富电子碳碳双键的阳离子聚合。与自由基光固化体系相比，阳离子光固化体系不存在氧阻聚问题。在SLA 3D打印体系已经有阳离子聚合的使用。但阳离子固化体系存在的问题是光固化速度慢，可选原材料品种少，价格偏高，受温度和碱气氛影响大。

第二、从工艺上来说

1、覆膜法

当体系涂装完成后，在其上紧贴覆盖一层薄膜，经UV光照后，揭去薄膜。这一层薄膜将空气与固化物隔绝，没有了氧气，氧阻聚自然就没有了。目前在UV覆膜哑油有成熟的应用。但这种工艺需要有专用的覆膜设备，尽量在真空环境中使用，否则会影响体系的成膜质量。

2、氮气保护

在UV固化系统中建立相对密闭的空间，将氮气充斥其中，极大的降低氧气的比例，从而达到降低氧阻聚，提高光固化速率。在172nm准分子肤感体系、EB电子束固化体系有应用。当然，此方法也有着设备改造成本以及氮气消耗的成本。

以上就是目前常见的抗氧阻聚的方法，每个方法均有利有弊，适合你的才是最好的选择。

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